张 鹤,李东升,陈爱军

(中国计量大学计量测试工程学院，浙江 杭州 310018)

0 引 言

近年来，在国家节能减排政策的大力推动下，我国碳交易市场得到了快速发展，对林业碳汇提出了更高的要求。传统的砍伐式林木生长量计算方法已经无法满足当前碳汇精度的需要。为此，研发一种树木活体材积计量方法正势在必行。本文应用三维激光扫描技术对树干和树枝进行模拟测量，使用的模拟树干和树枝为可精确测量体积的标准管体，这样就给误差评定带来很好的方便性[1]。

由于现有的三维激光扫描仪并不是为专门应用于树木测量设计，而且由于树枝的相互遮挡，利用三维激光点云数据进行树枝内部结构体积参数计算尚存在难点，因此如何获得精确的立木材积量需要应用特殊的算法。目前可用于计算树木体积的三维模型主要有两种：1)几何模型，主要计算树冠外包体积，树木的树枝部分以及树枝分叉内部的黏连体积无法消除，对于分枝特征表现不足，计算得到的结构参数也更加单一，只能计算树木冠层形态，无法全面地获得树木树枝的体积数值[2]；2)体素模型，建立体素模型，将待测区域分割为体素，包含激光点的有效体素个数乘以体素体积即得总体积[3]。这种模型在树枝叶茂密时易受内部点云缺失影响，模型易形成内部空洞，也无法全面地指示树枝体积形态[4]。

基于此，本文提出一种基于Alpha-Shapes的分段改进算法模拟树枝三维体积测量的新方法。……